一種面向IPv6的定制化路由備份機(jī)制

曾榮飛， 張德永， 王興偉， 黃 敏

(1. 東北大學(xué) 軟件學(xué)院, 遼寧 沈陽(yáng) 110169； 2. 東北大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院, 遼寧 沈陽(yáng) 110169；3. 東北大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院, 遼寧 沈陽(yáng) 110819)

隨著互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的快速增長(zhǎng)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的不斷多樣化，用戶希望能夠根據(jù)特定的需求和經(jīng)濟(jì)承受能力選擇合適的服務(wù)等級(jí)，構(gòu)建符合需求的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境.同時(shí)，ISP(Internet service provider)希望用最少的資源獲取最大的利潤(rùn)，在分配最少網(wǎng)絡(luò)資源的情況下滿足所有網(wǎng)絡(luò)用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的需求.如何使路由具備定制化能力成為需要解決的問(wèn)題.

可靠性是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)研究重點(diǎn).隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷增大，網(wǎng)絡(luò)保障流量在故障發(fā)生時(shí)仍能按照一定約束有效傳輸是至關(guān)重要的.可靠性研究集中在連通性上，路由備份加速了網(wǎng)絡(luò)故障的恢復(fù)時(shí)間.

本文將定制化理念與可靠路由相結(jié)合，基于IPv6數(shù)據(jù)平面設(shè)計(jì)了一種定制化路由備份機(jī)制，為網(wǎng)絡(luò)用戶提供差異化的可靠路由保證.

1 相關(guān)工作

近年來(lái)，服務(wù)定制化和多態(tài)路由的思想被廣泛提出，一些研究者已進(jìn)行了相關(guān)研究并取得成果，進(jìn)一步增加了網(wǎng)絡(luò)的智能性[1-2].同時(shí)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者紛紛開(kāi)展對(duì)于服務(wù)選擇與組合等方面的研究，試圖設(shè)計(jì)更有效的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)[3]，然而，較少將定制化思想與網(wǎng)絡(luò)可靠問(wèn)題相結(jié)合.在網(wǎng)絡(luò)可靠性上，存在大量有關(guān)將最優(yōu)化方法和QoS相結(jié)合的研究工作，旨在提高當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的可靠性[4-7].然而，相關(guān)工作并未與定制化思想結(jié)合，不能在提高可靠性的同時(shí)考慮用戶和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商的效用問(wèn)題.

IPv6嶄新的包頭格式和巨大的編址空間為下一代網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)新和研究提供了有利條件.近年來(lái)，許多科學(xué)家利用IPv6展開(kāi)對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全與可靠的各方面研究[8-9]，大多集中在IPv6下的QoS(quality of service)問(wèn)題，如何利用IPv6進(jìn)行路由備份有待進(jìn)一步研究.

2 架構(gòu)設(shè)計(jì)

面向IPv6的定制化路由備份機(jī)制整體架構(gòu)如圖1所示.架構(gòu)分為服務(wù)定制層和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)層.服務(wù)定制層獲取用戶需求，對(duì)用戶需求屬性進(jìn)行分析，計(jì)算用戶和網(wǎng)絡(luò)提供商效用，然后定制路由服務(wù)策略.

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)層包含路由備份模塊，從節(jié)點(diǎn)備份和路徑備份兩個(gè)方面保證路由的可靠性.節(jié)點(diǎn)備份基于IPv6數(shù)據(jù)平面以路由器優(yōu)先級(jí)為基礎(chǔ)，結(jié)合路由器發(fā)現(xiàn)過(guò)程和鄰居不可達(dá)檢測(cè)完成.路徑備份根據(jù)節(jié)點(diǎn)相關(guān)性和路徑相關(guān)性計(jì)算備份路徑.

3 路由定制模塊設(shè)計(jì)

3.1 獲取用戶需求

系統(tǒng)采集不同類(lèi)型客戶的通訊需求.由于不同情況下用戶對(duì)QoS的要求存在較大差異，用戶可以根據(jù)實(shí)際需求請(qǐng)求不同的QoS參數(shù)并將其存儲(chǔ)為用戶文檔.

3.2 用戶需求屬性分析

網(wǎng)絡(luò)對(duì)用戶的通信需求進(jìn)行分析，依據(jù)不同的通信特征實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶請(qǐng)求的分類(lèi).定義支持的服務(wù)為s，對(duì)每一種服務(wù)s對(duì)應(yīng)的屬性予以定義，并基于服務(wù)屬性將服務(wù)s劃分成l種服務(wù)等級(jí)，如表1所示.

表1 服務(wù)等級(jí)劃分

3.3 效用計(jì)算

網(wǎng)絡(luò)不能只關(guān)注用戶單方喜好，需要均衡用戶和ISP雙方的利益，因此對(duì)用戶和ISP的效用進(jìn)行計(jì)算，在滿足用戶需求與ISP服務(wù)成本和利潤(rùn)之間達(dá)到平衡時(shí)，制定滿足雙方利益的最佳路由服務(wù)定制策略.

3.3.1 用戶效用計(jì)算

將用戶效用定義為用戶對(duì)ISP提供服務(wù)的滿意度.滿意度越大，表明用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源配置更加認(rèn)可，其效用也就越大.

定義隸屬函數(shù):假設(shè)應(yīng)用的QoS需求區(qū)間為[BwL,BwH]，[DlL,DlH]，[JtL,JtH]和[LsL,LsH]，某服務(wù)能提供的實(shí)際QoS參數(shù)為bw，dl，jt和ls.

網(wǎng)絡(luò)帶寬越大用戶體驗(yàn)越佳，大到一定程度后影響趨于平緩.用戶需求的帶寬隸屬函數(shù)為

(1)

式中:BwL和BwH代表用戶需要的最小和最大帶寬請(qǐng)求；kbw為0到1之間的一個(gè)常數(shù)，本文設(shè)為1；Cbw為隸屬函數(shù)中橫坐標(biāo)為BwH時(shí)的函數(shù)值.

延遲、抖動(dòng)和丟包率越小用戶體驗(yàn)越佳.用戶需求的延遲、抖動(dòng)和丟包率的隸屬函數(shù)可以統(tǒng)一表示為

(2)

式中:PL和PH代表用戶需要的延遲、抖動(dòng)或丟包率的最小值和最大值；kp為0到1之間的一個(gè)常數(shù)，本文設(shè)為1；Cp為隸屬函數(shù)中橫坐標(biāo)為PH時(shí)的函數(shù)值.

設(shè)延遲、抖動(dòng)和丟包率的隸屬函數(shù)分別表示為f(dl),f(jt)和f(ls).根據(jù)上述隸屬函數(shù)構(gòu)造評(píng)價(jià)矩陣F=[f(bw)f(dl)f(jt)f(ls)]，同時(shí)根據(jù)用戶需求給出帶寬、延遲、抖動(dòng)和丟包率的權(quán)重分別為α,β,γ,λ，并構(gòu)造權(quán)重矩陣W=[αβγλ](0<α,β,γ,λ<1).定義用戶定制化服務(wù)滿意度為S=W·FT，數(shù)值越大，表明用戶對(duì)當(dāng)前資源配置的滿意度越高.根據(jù)S劃分4個(gè)滿意度等級(jí)，如表2所示.

表2 滿意度等級(jí)劃分

α1,α2,α3根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定.用戶滿意度和用戶效用的映射如表3所示，滿意等級(jí)越高，對(duì)應(yīng)的效用越大.

表3 用戶效用與滿意度映射

3.3.2 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商效用計(jì)算

網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商希望用最少的資源滿足用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的需求.網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商效用計(jì)算步驟設(shè)計(jì)如下:

1) 選取與當(dāng)前節(jié)點(diǎn)相連的m個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商為候選網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商.

2) 確定n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，包括帶寬、延遲、抖動(dòng)和丟包率等.

(3)

4) 計(jì)算miny，maxy和midy，分別表示第y個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的極小值、極大值和中間值，如公式(4)～(6)所示.

(4)

(5)

(6)

5) 修正矩陣E:對(duì)矩陣E中的每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)值予以標(biāo)準(zhǔn)化處理.對(duì)值越大評(píng)價(jià)越高型指標(biāo)(如帶寬)的標(biāo)準(zhǔn)化處理公式為

(7)

對(duì)值越小評(píng)價(jià)越高型指標(biāo)(如延遲、抖動(dòng)和丟包率等)的標(biāo)準(zhǔn)化處理公式為

(8)

6) 計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)的樣本方差，用以反映不同評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)綜合指標(biāo)的影響.首先計(jì)算每一個(gè)候選網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)y的均值，如式(9)所示.一種評(píng)價(jià)指標(biāo)產(chǎn)生的影響要遠(yuǎn)大于另一種評(píng)價(jià)指標(biāo)所造成的影響，則可通過(guò)權(quán)重系數(shù)予以平衡，如式(10)所示.

(9)

(10)

7) 根據(jù)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的樣本方差計(jì)算出各評(píng)價(jià)指標(biāo)所占的權(quán)重，所有評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重總和為1.定義wy為第y個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，計(jì)算公式如式(11)與式(12)所示:

(11)

(12)

式中:sy2特指第y個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的樣本方差；si2泛指第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的樣本方差.

8) 對(duì)候選網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商評(píng)分:將綜合評(píng)分轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的得分，并將得分作為候選網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商的效用，如式(13)所示:

(13)

3.4 路由服務(wù)定制策略

網(wǎng)絡(luò)使用二人博弈，依靠獲取的用戶需求與鏈路狀態(tài)，進(jìn)行用戶與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商的供需匹配.博弈對(duì)象是用戶和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商.其中，用戶的策略為對(duì)當(dāng)前路徑的選擇或不選擇，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商的策略為對(duì)當(dāng)前路徑的提供或不提供.構(gòu)建矩陣如式(14)與式(15)所示.

由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)土地要素具有較強(qiáng)的依賴性，因此多位學(xué)者研究表明，應(yīng)該在C-D生產(chǎn)函數(shù)中將耕地投入量引入為解釋變量，并且將技術(shù)進(jìn)步看成是時(shí)間的函數(shù)[3]，新的生產(chǎn)函數(shù)為：

(14)

(15)

式中:U為用戶效用矩陣；P為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商效用矩陣；s0和u0為各自滿意的最小值；sk和uk表示用戶和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商對(duì)應(yīng)的效用.α取大于1的值，當(dāng)用戶沒(méi)有選擇網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商提供的策略或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商沒(méi)有提供當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，則予以懲罰.β取0到1的值，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商沒(méi)有提供服務(wù)但是用戶選擇，或用戶不選擇對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商提供的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，則造成損失.若用戶沒(méi)有選擇，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商也沒(méi)有提供，則對(duì)應(yīng)的效用為0.在效用矩陣中，如果對(duì)應(yīng)的數(shù)值為負(fù)，說(shuō)明用戶和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商不能達(dá)到共贏，不選擇該路徑.

在效用矩陣U和P中，如果存在最優(yōu)解(x*,y*)，使得式(16)對(duì)應(yīng)的不等式成立，則認(rèn)為這樣的一種策略是一組Nash均衡解:

(16)

式中:x,y=1或2；axy和bxy分別表示U和P中的取值.如果對(duì)應(yīng)的策略是用戶選擇該路徑，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商提供該路徑，則該路徑為路由服務(wù)定制策略得出的路徑.如果對(duì)應(yīng)的策略為其他組合，說(shuō)明路徑不是最優(yōu)解.

在對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)分類(lèi)的基礎(chǔ)上，ISP可定義某些服務(wù)為可靠性需求高的服務(wù)，在保證傳輸性能的同時(shí)進(jìn)一步在網(wǎng)絡(luò)連通性上保證這類(lèi)服務(wù)的可靠性.若用戶需求為此類(lèi)服務(wù)，則進(jìn)行節(jié)點(diǎn)備份或路徑備份，否則結(jié)束流程.

4 路由備份模塊設(shè)計(jì)

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)冗余機(jī)制越來(lái)越重要.在IPv6新的數(shù)據(jù)平面上研究網(wǎng)絡(luò)備份機(jī)制具有重要意義.

4.1 節(jié)點(diǎn)備份

利用RFC4191在路由器公告報(bào)文中添加的Prf(defaut router preference)字段定義路由器優(yōu)先級(jí)，如表4所示.

表4 路由器優(yōu)先級(jí)定義

當(dāng)優(yōu)先級(jí)高的路由器發(fā)生故障時(shí)，選擇低優(yōu)先級(jí)備份路由器替代.本文設(shè)計(jì)一種備份節(jié)點(diǎn)位置選取方法，見(jiàn)算法1.

算法 1 IPv6備份節(jié)點(diǎn)位置選取方法

輸入：當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境相關(guān)參數(shù)，具體包括節(jié)點(diǎn)度dv、鏈路帶寬bandwidth、負(fù)載load、時(shí)延delay、通信代價(jià)cost、丟包率loss、候選節(jié)點(diǎn)集C,C?V

輸出:最優(yōu)備份節(jié)點(diǎn)c

BEGIN

1. 將度最大交換機(jī)節(jié)點(diǎn)cdegree_max加入候選節(jié)點(diǎn) 集C

2. 計(jì)算交換機(jī)節(jié)點(diǎn)權(quán)重w(v)

3. 根據(jù)路由算法求得路徑，計(jì)算交換機(jī)節(jié)點(diǎn)到 備份路由器候選位置的傳輸代價(jià)f(v,c)

4. 計(jì)算候選位置的平均代價(jià)h(c)

5. 選擇最小h(c)節(jié)點(diǎn)cmeancost_min

6. IF最小h(c)節(jié)點(diǎn)數(shù)>1

7. 選擇度最大交換機(jī)節(jié)點(diǎn)為最優(yōu)備份節(jié)點(diǎn)c

8. END IF

END

在備份路由器的最優(yōu)部署決策過(guò)程中，有兩個(gè)因素需要考慮:一個(gè)是交換機(jī)節(jié)點(diǎn)的權(quán)重；另外一個(gè)是交換機(jī)節(jié)點(diǎn)到備份路由器候選位置的傳輸代價(jià).

交換機(jī)節(jié)點(diǎn)的權(quán)重w(v)既體現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的重要性，又能代表節(jié)點(diǎn)流量.使用節(jié)點(diǎn)度dv衡量節(jié)點(diǎn)的權(quán)重，權(quán)重w(v)和節(jié)點(diǎn)度dv兩者之間的函數(shù)關(guān)系為

(17)

式中，dmax為最大節(jié)點(diǎn)度.

f(v,c)為交換機(jī)節(jié)點(diǎn)到備份路由器的傳輸代價(jià)，在求解過(guò)程中，可以通過(guò)鏈路參數(shù)進(jìn)行組合求解.參考用戶需求對(duì)不同QoS指標(biāo)的重視程度對(duì)指標(biāo)加權(quán)求和并保證權(quán)重和為1:

f(v,c)=a·delay+b·bandwidth+c·loss+d·cost+e·load.

(18)

式中:0≤a,b,c,d,e≤1，a+b+c+d+e=1;delay，bandwidth，loss，cost和load表示歸一化后的影響因子.

在傳輸代價(jià)f(v,c)的基礎(chǔ)上定義數(shù)據(jù)流請(qǐng)求的平均代價(jià)函數(shù):

(19)

式中:n為節(jié)點(diǎn)數(shù)目；w(v)為節(jié)點(diǎn)權(quán)重.

計(jì)算得出備份路由器在候選位置節(jié)點(diǎn)的平均代價(jià).從候選的節(jié)點(diǎn)集C中選擇平均代價(jià)函數(shù)最小值的點(diǎn)作為備份路由器的最佳部署節(jié)點(diǎn)，若存在多個(gè)最優(yōu)節(jié)點(diǎn)，則選擇節(jié)點(diǎn)度最大的節(jié)點(diǎn)部署備份路由器.

4.2 路徑備份

路徑備份采用多路徑路由，備份路徑質(zhì)量qbackup通過(guò)鏈路質(zhì)量和路徑相關(guān)性計(jì)算.鏈路質(zhì)量qlink通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸成功率量化，根據(jù)路徑相關(guān)因子η計(jì)算路徑的相關(guān)性:

qbackup=f×qlink-g×η，

(20)

η=ηnode+ηlink.

(21)

式中:f為鏈路質(zhì)量所占比例；g為路徑相關(guān)因子對(duì)應(yīng)的比例，可以根據(jù)需要調(diào)整；ηnode為2條路徑中相關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)；ηlink為兩條路徑中相關(guān)鏈路數(shù).選擇備份路徑時(shí)，根據(jù)節(jié)點(diǎn)得到的鏈路信息，計(jì)算出所有備份路徑被選擇的可能性，選擇數(shù)值最大的路徑作為備份路徑.使用RSVP協(xié)議對(duì)備份路徑進(jìn)行資源預(yù)留,依據(jù)制定的路由策略和路由備份方式在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)層進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā).

5 性能評(píng)價(jià)

5.1 拓?fù)溆美?/h3>

針對(duì)本文提出的一種面向IPv6的定制化路由備份機(jī)制，選用CERNET2和INTERNET2兩個(gè)拓?fù)溥M(jìn)行實(shí)驗(yàn)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2與圖3所示.

5.2 原路由機(jī)制

選擇原IPv6路由機(jī)制作為對(duì)比算法.原路由機(jī)制指不存在定制化，不均衡用戶和ISP效用，無(wú)路由備份的原IPv6路由機(jī)制.

5.3 應(yīng)用類(lèi)型

參考ITU-T標(biāo)準(zhǔn)G.1010，選取多個(gè)不同應(yīng)用類(lèi)別和相應(yīng)的QoS指標(biāo)作為仿真實(shí)驗(yàn)中的QoS參數(shù).

5.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)

選擇3個(gè)指標(biāo)對(duì)定制化路由備份機(jī)制進(jìn)行性能評(píng)價(jià).

1) 路由時(shí)間開(kāi)銷(xiāo):指用戶發(fā)送建立連接報(bào)文到接收失敗或成功報(bào)文的總時(shí)間.

2) 備份路徑帶寬變化.

3) 恢復(fù)響應(yīng)時(shí)間:指主路徑失效后，啟用備份路由達(dá)到路由穩(wěn)定的時(shí)間；在原路由機(jī)制中，指主路徑失效后重新選路達(dá)到路由穩(wěn)定的時(shí)間.

5.5 性能評(píng)價(jià)

將面向IPv6的定制化路由備份機(jī)制分別運(yùn)行在CERNET2拓?fù)浜虸NTERNET2拓?fù)渖?，得到了下面的?duì)比結(jié)果.

1) 路由時(shí)間開(kāi)銷(xiāo):選擇2個(gè)端點(diǎn)，對(duì)每組應(yīng)用分別運(yùn)行兩種機(jī)制各50次，取路由時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)平均值，觀察隨服務(wù)組數(shù)變化兩種路由機(jī)制的路由時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)對(duì)比.

在CERNET2拓?fù)湎拢酚蓵r(shí)間開(kāi)銷(xiāo)對(duì)比如圖4所示，在服務(wù)組數(shù)較少的情況下，本文提出的路由機(jī)制路由時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)較小.當(dāng)服務(wù)組數(shù)多于4組時(shí)，隨著服務(wù)組數(shù)的增多，路由時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)比原路由機(jī)制平均多18.8%.在INTERNET2拓?fù)湎抡宫F(xiàn)出同樣的趨勢(shì)，路由時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)對(duì)比如圖5所示.在服務(wù)組數(shù)不大于7的情況下本文機(jī)制路由時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)較小，之后開(kāi)銷(xiāo)相比原路由機(jī)制增加，平均多14.7%.

上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果是因?yàn)楸疚脑O(shè)計(jì)的面向IPv6的定制化路由備份機(jī)制的時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)主要包括建立連接，為每個(gè)應(yīng)用單獨(dú)執(zhí)行路徑計(jì)算，選擇備份路徑等，而原路由機(jī)制路由時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)為選路所花費(fèi)的時(shí)間.本機(jī)制的路由時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)隨服務(wù)組數(shù)增多增幅較大，是因?yàn)楸緳C(jī)制在匹配用戶和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商后才開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù).總之，本機(jī)制的路由時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)增長(zhǎng)在可容忍的范圍內(nèi).

2) 備份路徑帶寬:仿真時(shí)，選擇2個(gè)端點(diǎn)，給定帶寬約束計(jì)算備份路徑，先后進(jìn)行2次實(shí)驗(yàn)，觀察資源預(yù)留與否情況下備份路徑帶寬資源隨時(shí)間的變化.

在CERNET2拓?fù)湎?，備份路徑帶寬變化如圖6所示，備份路徑的帶寬資源會(huì)隨著網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求的增加逐漸降低，逼近當(dāng)前服務(wù)的帶寬約束值.在本機(jī)制中，由于使用RSVP預(yù)留資源，備份路徑帶寬資源可以在60 s內(nèi)100%滿足需求，不降到服務(wù)的約束值以下.相比之下，原路由機(jī)制有11.7%的時(shí)間不能滿足帶寬需求.在INTERNET2拓?fù)湎拢瑐浞萋窂綆捵兓鐖D7所示，備份路徑帶寬資源同樣可以100%滿足需求，而原路由機(jī)制有36.7%時(shí)間不能滿足需求.實(shí)驗(yàn)證明資源預(yù)留對(duì)于保證備份路徑的有效性起到一定作用.

3) 恢復(fù)響應(yīng)時(shí)間:在仿真時(shí)，選擇2個(gè)端點(diǎn)，對(duì)每組應(yīng)用分別運(yùn)行兩種機(jī)制各50次，計(jì)算恢復(fù)響應(yīng)時(shí)間平均值.

在CERNET2拓?fù)湎?，恢?fù)響應(yīng)時(shí)間對(duì)比如圖8所示，兩種機(jī)制的恢復(fù)響應(yīng)時(shí)間變化趨勢(shì)基本相似.總體上，本文提出的路由機(jī)制相比原路由機(jī)制恢復(fù)響應(yīng)時(shí)間平均短17.2%，這是因?yàn)闉橛脩舳ㄖ屏寺酚蓚浞?，加快了路由恢?fù).在某些情況下本文機(jī)制恢復(fù)響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，是因?yàn)檫x擇的備份路徑已經(jīng)是其他應(yīng)用的主路徑，帶寬資源已被占用，因此在某些情況下可能需要重新選路.在INTERNET2拓?fù)湎?，恢?fù)響應(yīng)時(shí)間對(duì)比如圖9所示，本文提出的路由機(jī)制相比原路由機(jī)制恢復(fù)響應(yīng)時(shí)間平均短35.7%，性能較好.

6 結(jié) 論

1) 結(jié)合定制化和可靠路由兩個(gè)問(wèn)題設(shè)計(jì)了面向IPv6的定制化路由備份機(jī)制，該機(jī)制包括路由定制模塊和路由備份模塊.路由定制模塊平衡了用戶和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商效用，路由備份模塊基于IPv6數(shù)據(jù)平面設(shè)計(jì)了備份節(jié)點(diǎn)選取算法和備份路徑計(jì)算方法，提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性.

2) 對(duì)設(shè)計(jì)機(jī)制進(jìn)行了仿真實(shí)現(xiàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果將本機(jī)制與IPv6原路由機(jī)制進(jìn)行對(duì)比分析.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文機(jī)制在路由時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)增加可容忍的前提下，使網(wǎng)絡(luò)具備了定制化能力，使網(wǎng)絡(luò)備份在預(yù)留帶寬和恢復(fù)響應(yīng)時(shí)間方面具有一定優(yōu)勢(shì).